KR20200012282A

KR20200012282A - 요소수 자동화 제조 시스템

Info

Publication number: KR20200012282A
Application number: KR1020180087388A
Authority: KR
Inventors: 김기원; 정문성
Original assignee: 정문성; 김기원
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-02-05
Also published as: KR102137054B1

Abstract

본 발명은 요소수 자동화 제조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요소수 원료의 용해 반응시키는 용해탱크의 온도를 일정한 온도롤 유시시켜줌으로써, 항시 원활한 용해 반응의 유도와 이에 따른 요소수 제조 성능을 향상시키며, 또한 용해탱크에서 발생되는 냉열을 배출 및 이를 포장 과정에서 적용함으로써, 항시 요소수의 낮은 온도의 유지가 가능하게 하며, 이에 따른 요소수의 보관기간의 연장이 가능하게 하기 위한 요소수 자동화 제조 시스템에 관한 것이다.

Description

요소수 자동화 제조 시스템{Automated manufacturing system of urea water}

본 발명은 요소수 자동화 제조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용해탱크 외부의 온도를 일정온도로 유지시켜줌으로써 원활한 용해가 가능하게 하며, 특히 용해탱크의 냉열을 배출 및 요소수 포장과정에서 항시 요소수의 냉각이 가능하게 하는 요소수 제조장치 및 이를 이용한 제조공정에 관한 것이다.

요소수(尿素水, Urea)는 액상의 화학물질로서 우리가 흔히 알고 있는 요소비료의 원료인 요소(Urea)와 순수한 물(Water)을 혼합하여 만든 요소함량 325%의 화학물질이다 이 요소수가 디젤엔진 자동차의 질소산화물을 정화하는데 쓰인다 질소산화물은 기관지염, 폐렴 등 각종 호흡기질환을 일으키며 광학 스모그와 산성비의 주요 원인으로 알려져 있다 연구 결과 교통사고 사망자의 2배가 넘는 사람이 자동차 매연으로 숨지고 있다는 보고가 있을 정도로 우리 일상생활에 차량배기가스가 미치는 영향이 크다 그래서 선진국을 중심으로 오래전부터 꾸준히 제기되어 온 온실가스감축의 일환으로 차량배기가스 규제가 점점 엄격해지고 있는 것이다 우리나라는 '경유 자동차배기가스규제'로 유럽기준을 따르고 있다.

자동차분야에서의 SCR 촉매 시스템은 환원제로서 암모니아를 사용함으로써 DeNOx 성능을 90% 이상 달성 가능하나 암모니아는 가스상이기 때문에 보관이 어렵고 누수로 인해 인체에 악영향을 미치는 단점이 있어 사용이 거의 불가능하다 이러한 암모니아를 촉매를 사용하는 SCR 시스템의 단점을 보안할 수 있는 방식이 Urea-SCR 시스템이다.

요소수를 사용하여 질소산화물을 정화하는 기술을 Urea-SCR이라 하며, 미국에서는 DEF(Diesel Exhaust Fluid), 유럽에서는 AdBlue로 칭한다 요소수는 온도에 따라 어는점의 변화가 매우 크다 농도가 325%일때 빙점이 -11℃로써 가장 낮기 때문에 표준을 정할 때 자동차용 요소수의 농도를 325%로 정하고 있다 Urea-SCR 시스템의 자동차는 엔진이 가동되고 있으면 요소수가 지속적으로 사용되며, 이때 사용되는 양은 연료 대비 4~6%정도 소모된다. 강화된 배기가스배출규제에 대응하기 위한 시스템에서 SCR은 EGR+DPF시스템보다 연비가 평균 3~5%의 개선 효과가 있다는 연구결과가 있다 그러므로 요소수의 사용으로 추가적인 비용이 들지만 연비효과로 인하여 전체적인 운행경비는 Urea-SCR이 경제적이라 하겠다.

Urea-SCR 시스템은 디젤엔진에서 발생한 배기가스가 SCR 촉매장치를 거치는 과정에서 요소수 주입장치를 통해 요소수를 주입함으로써 배기가스 내의 질소산화물을 정화하게 된다.

한편, 상기와 같이 Urea-SCR 시스템에 사용되는 요소수를 제조함에 있어서는 요소용해부(용해탱크)를 통해 고체상의 요소를 강제 용해시켜 얻게 되는 것이며, 이러한 용해 과정에서 주변의 열을 흡수하는 흡열반응이 일어나는 것으로, 약 15℃ 이상에서 그 흡열반응이 가장 잘 일어나게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 요소수 자동화 제조 시스템의 경우 용해탱크에서 흡열반응이 일어날시 주변 온도가 내려가게 되는 등 이러한 온도의 하강은 흡열반응의 지연으로 용해가 제대로 이루어지지 못하는 무제점이 있었다.

또한, 일반적인 제조 과정에서는 그 생산된 요소수의 포장 과정에서 온도가 상승하여 변질이 발생하거나 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

대한민국특허등록공보 제10-1544503호. 대한민국특허등록공보 제10-1879350호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 요소수 원료의 용해 반응시키는 용해탱크의 온도를 일정한 온도롤 유시시켜줌으로써, 항시 원활한 용해 반응의 유도와 이에 따른 요소수 제조 성능을 향상시키기 위한 요소수 자동화 제조 시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한, 용해탱크에서 발생되는 냉열을 배출 및 이를 포장 과정에서 적용함으로써, 항시 요소수의 낮은 온도의 유지가 가능하게 하며, 이에 따른 요소수의 보관기간의 연장이 가능하게 하기 위한 요소수 자동화 제조 시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 순수와 요소 원료를 용해시켜 요소수를 얻는 요소수 제조 시스템에 있어서,

순수와 요소 원료를 용해반응 시켜 요소수를 생성하는 용해탱크로 된 요소수 용해부;

요소수의 용해시 필요한 용해탱크의 외부 온도를 15℃ 이상으로 유지시켜주는 열교환부;

생성된 요소수를 저장하는 요소수 저장탱크로 된 저장부;

저장된 요소수를 배출시켜 포장하는 포장부; 및

포장된 요소수를 냉장고에서 10℃ 이하로 저장하는 완제품 저장부를 포함하여 구성하며,

열교환부는,

용해탱크를 감싸며 밀착되는 열전도성을 가지는 열전도벽;

열전도벽과 이격 형성되어 내부에 공간부를 형성하는 단열벽;

공간부의 내부에서 용해탱크의 둘레를 따라 나선 형성되며, 일단은 에어컨 실외기 또는 난방기의 연소기로부터 폐열을 공급받기 위한 열기 공급관이 연결되고, 타단은 외부로 사용된 열기를 배출하기 위한 공기 배출관이 연결 형성되는 발열 코일관; 및

공간부에 충전되어 발열 코일관을 흐르는 열기와 열교환하는 열매체를 포함하여 구성하며,

포장부는,

일측에는 입구 커튼이 형성된 입구가 형성되고, 타측에는 출구 커튼 형성된 출구가 형성되며, 내부에는 용해탱크와 제1 냉기공급관으로 연결되어 냉기를 공급받는 투명 함체 형태의 포장부스;

포장부스의 입구와 출구를 관통하여 포장용기를 이송시키는 이송부;

포장부스 내부에서 승강 작동하며, 요소수 저장탱크와 연결되어 정지된 포장용기에 요소수를 주입하는 요소수 주입부;

포장부스 내부에 형성되며, 요소수가 주입된 포장용기의 주입구에 마감캡을 공급하는 캡 공급부;

포장부스 내부에서 승강 작동되며, 공급된 마감캡을 회전시켜 체결하는 캡 체결부; 및

이송부와 요소수 주입부와 캡 공급부와 캡 체결부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템은, 용해탱크의 둘레에 열교환부가 형성된 것인바, 설비 공장에서 발생되는 폐열을 이용하여 용해탱크의 온도를 상승시킴으로 항시 용해탱크의 온도 유지가 가능하게 되는 등 이에 따른 용해 반응을 촉진과 요소수 생산성이 한층 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 용해탱크 내부에서 흡열반응에 의해 발생되는 냉기를 배출 및 포장 과정에서 용기 트레이로 공급되게 구성된 것인바, 생산된 요소수를 포장하는 과정에서도 그 냉기의 유지가 가능하게 되는 등 이에 따른 요소수의 품질 향상 및 보관 기간이 연장되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 평면 전체도.
도 2는 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 열교환부 요부도.
도 3은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 포장부 평면 전체도.
도 4는 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 포장부 측면 전체도.
도 5는 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 용기 트레이 요부도.
도 6은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 중량 감지부 요부도.
도 7은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 캡 공급부 요부도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템의 평면 전체도이다.

도 1의 도시와 같이 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템은, 순수와 요소 원료를 용해시켜 요소수를 얻는 요소수 제조 시스템에 있어서, 요소수 용해부(100)와, 열교환부(200)와, 저장부(300)와, 포장부(400)와, 완제품 저장부(500)로 구성된다.

먼저, 요소수 용해부(100)는 통상의 용해탱크(110)로 구성된 것으로, 내부에는 통상의 요소수 생성과 같이 순수와 요소 원료가 용해 반응하여 요소수를 생성하게 되는 것으로, 이러한 과정에서 용해탱크(110) 외부의 열기를 흡열하는 흡열반응을 일으키게 된다.

즉, 용해탱크(110)에서는 주변을 열을 뺏앗아 가면서 용해반응을 일으키게 되는 것으로, 바람직하게는 그 용해탱크(110) 주변의 온도를 15℃ 이상으로 유지시켜줌이 가장 바람직할 것이다.

상기 열교환부(200)는 상기 용해탱크(110) 외부의 온도를 용해반응에 가장 적합한 15℃ 이상의 온도로 유지시켜주게 된다.

이때, 열교환부(200)는 도 2를 참조하여 먼저, 상기 용해탱크(110)와 밀착되면서 그 용해탱크(110)의 둘레를 감싸는 열전도벽(210)이 구성된 것으로, 열전도벽(210)은 열전도성이 우수한 금속재(알루미늄이나 구리 등)로 구성함이 바람직할 것이다.

또한, 열교환부(200)는 상기 열전도벽(210)과 이격되게 형성되어 그 열전도벽(210)과의 사이에 밀폐형 공간부(221)가 형성되게 하는 단열벽(220)이 구성된다.

이때, 단열벽(220)은 단열재(220a)가 내장되어 내부의 열기가 외부로 손실되는 것을 방지하게 구성함이 바람직할 것이다.

또한, 열교환부(200)에는 공간부에는 용해탱크(110)를 따라 나선상으로 권선된 발열 코일관(230)이 구성된 것으로, 발열 코일관(230)은 일단으로는 열기가 공급되고, 타단으로는 사용된 공기가 배출되게 구성된다.

이때, 발열 코일관(230)에는 그 일단에는 외부로부터 열기의 공급이 가능하게 하는 열기 공급관(231)이 연결되게 구성된 것으로, 열기 공급관(231)은 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템이 구축된 공장의 폐열을 적용할 수 있다.

한편, 본 발명에서 적용되는 폐열은, 통상 여름철의 경우에는 에어컨을 가동하게 되는 것인바, 그 에어컨의 실외기에서 발생되는 열기를 적용할 수 있을 것이며, 겨울철의 경우 연소기와 연결하여 그 폐열의 수집 사용이 가능할 것이다.

그리고, 발열 코일관(230)에는 그 타단에는 외부로의 사용된 열기를 배출하기 위한 공기 배출관(232)이 구성된 것으로, 공기 배출관(232)은 바람직하게는 공장 외부로 인출되게 구성함이 바람작할 것이다.

또한, 열교환부(200)에는 상기 공간부(221)의 내부에는 열매체(240)가 충전되게 구성된 것으로, 본 발명에서 적용되는 열매체(240)는 한정되는 것이 아니라 물이나 오일 등 열의 전달이 가능한 것이면 된다.

즉, 열교환부(200)에서는 공장의 열기를 발열 코일관(230)으로 공급하게 되면, 그 발열 코일관(230)은 공간부(221)의 내부에서 열매체(240)와 열교환하게 되는 것인바, 열매체(240)를 가열시키게 되며, 이에 그 가열된 열매체(240)는 다시 열전도벽(210)을 통해 용해탱크(110)로 전달되어 그 용해탱크(110)의 외부 온도를 15℃ 이상으로 유지시켜주게 되는 것으로, 이러한 온도 유지를 통해 용해탱크(110)의 흡열반응의 촉진에 따른 용해력을 향상시킬 수 있게 되는 등 요소수 생산성이 한층 향상되게 된다.

상기 저장부(300)는, 통상의 요소수 저장탱크(310)로 구성된 것으로, 상기 용해탱크(110)에서 생성된 요소수를 공급받아 저장하게 되는 되는 것으로, 바람직하게는 약 10℃ 이하의 온도에서 저장함이 바람직하다.

상기 포장부(400)는 상기 저장부(300)에 저정된 요소수를 배출 및 별도의 포장용기(10)에 포장하여 상품화시킬 수 있게 하는 것으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 포장부스(410)와, 이송부(420)와, 요소수 주입부(430)와, 캡 공급부(440)와, 캡 체결부(450)과, 제어부(460)로 구성된다.

먼저, 포장부스(410)는 그 내부를 외부에서 투시 가능하도록 투명의 함체 형태로 구성된 것으로, 바람직하게는 좌,우 길이를 이루는 직사각형 함체 형태로 구성된다.

이때, 포장부스(410)에는 그 일측에는 후술하는 이송부(420)를 통해 포장용기(10)의 진입이 가능도록 입구(411)가 구성되고, 타측에는 포장된 포장용기(10)의 배출이 가능하도록 출구(412)가 구성된다.

그리고, 상기 입구(411)와 출구(412)는 포장부스(410) 내부와 외부의 공기 소통을 최소화 시키면서 포장용기(10)의 진출이 가능하도록 입구 커튼(411a)과 출구 커튼(412a)이 구성된다.

또한, 포장부스(410)는 제1 냉기공급관(413)을 통해 용해탱크(110)와 연결되게 구성된 것으로, 그 제1 냉기공급관(413)을 통해 용해탱크(110)의 냉기를 공급받아 내부가 항시 저온 상태를 이루게 구성된다.

상기 이송부(420)는 포장부스(410)의 입구(411)와 출구(412)를 관통하여 포장용기(10)의 이송이 가능하게 구성된 것으로, 먼저 폭 방향 양측의 프레임체(610a)에 설치되는 이송 컨베이어(610)가 구성된다.

이때, 이송 컨베이어(610)는 먼저 포장부스(410)의 입구(411)측 외부에는 양측에 구동스프라켓(611a)(611a')이 형성되며, 모터(M) 구동에 의해 회전하는 구동축(611)이 구성된 것으로, 이때 모터(M)는 직결식 또는 벨트 풀리를 통해 연결되게 구성할 수 있을 것이다.

그리고, 포장부스(410)의 출구(412)측 외부에는 상기 구동축(611)과 대응되도록 연동스프라켓(612a)(612a')을 갖는 연동축(612)이 구성된다.

그리고, 상기 구동축(611)의 구동스프라켓(611a)(611a')과, 연동축(612)의 연동스프라켓(612a)(612a')은 서로 양측 한 쌍의 체인(613)(613')으로 연결되어 구동축(611)이 회전시 연동축(612)에 회전력이 전달되게 구성된다.

또한, 이송부(420)에는 각각은 상기 양측 체인(613)(613')을 연결하며, 그 체인(613)(613')을 따라 일정한 간격으로 배치되어 요소수를 포장하기 위한 포장용기(10)가 거치되는 다수의 용기 트레이(620)(620')가 구성된다.

한편, 본 발명에서 용기 트레이(620)(620')는 포장용기(10)의 거치는 물론, 그 거치된 포장용기(10)에 냉기를 부여할 수 있는 구조를 이루게 구성된다.

이를 위해 각각의 용기 트레이(620)(620')는, 도 5를 참조하여 내부에는 냉기 저장공간(622)이 형성된 다수의 직사각형 중공관 형태를 이루는 거치블록(621)(621')으로 구성된 것으로, 본 발명에서는 거치블록(621)(621')이 4개 한 조를 이루게 구성되며, 각각의 거치블록(621)(621')은 그 길이방향 양단이 양측의 체인(613)(613')에 연결되게 구성된다.

이때, 각각의 거치블록(621)(621')은 그 저면에는 내부의 냉기 저장공간(622)으로 관통되는 다수의 통공(623)(623')이 타공되게 구성된 것으로, 그 통공(623)(623')을 통해 후술하는 냉기 공급부(630)로부터 냉기를 공급받아 저장할 수 있게 구성된다.

그리고, 이웃하는 거치블록(621)(621')은 그 내부의 냉기 저장공간(622)이 서로 연결되어 냉기의 소통이 가능하게 구성된 것으로, 이는 그 이웃하는 거치블록(621)(621')의 중앙이 자바라관(625)으로 연결되어 가능하게 된다.

즉, 각각의 용기 트레이(620)(620')는 체인(613)(613')의 회전과 함께 이송되게 구성된 것으로, 각각의 용기 트레이(620)(620')가 체인(613)(613')의 수평 구간에서는 이웃하는 거치블록(621)(621')들이 수평 형태를 이루어 포장용기(10)의 거치가 가능하게 된가.

그리고, 회전 구간에서는 이웃하는 거치블록(621)(621')이 서로 분리되게 되는 것으로, 이때 자바라관(625)을 통해 냉기 저장공간(622)은 항시 연결되어 냉기의 소통은 가능하게 된다.

또한, 이송부(420)에는 냉기 공급부(630)가 구성된 것으로, 냉기 공급부(630)는 상기 어느 하나의 용기 트레이(620)(620')로 냉기를 공급하게 구성되며, 바람직하게는 거치블록(621)(621')들의 냉기 저장공간(622)으로 공급하게 구성된다.

이때, 냉기 공급부(630)는 상기 용해탱크(110)와 연결되는 제2 냉기공급관(631)이 구성된 것으로, 그 제2 냉기공급관(631)은 포장부스(410)의 측면을 통해 체인(613)(613')의 사이로 인입되게 구성된다.

그리고, 제2 냉기공급관(631)에는 냉기의 상방 분사가 가능하도록 냉기 분사노즐(632)이 구성된 것으로, 이때 냉기 분사노즐(632)은 후술하는 요소수 주입부(430)의 1피치 앞에 위치되는 어느 하나의 용기 트레이(620)의 저면에 위치되는 통공(623)(623')으로 냉기를 공급하게 구성된다.

즉, 냉기 공급부(630)는 포장용기(10)에 요소수를 주입함에 앞어 미리 용기 트레이(620)(620')에 냉기를 부여하여 냉각 상태를 이루게 함으로써, 추후 포장용기(10)에 요소수가 충전시 냉기를 부여할 수 있게 구성된다.

또한, 이송부(420)에는 중량 감지부(640)가 구성된 것으로, 중량 감지부(640)는 포장용기(10)에 요소수가 충전되는 과정에서 적정량 충전되게 되면 그 하중을 감지하여 후술하는 제어부(460)로 전송 및 이송 컨베이어(610)의 1피치 작동과 후술하는 요소수 주입부(430)와, 캡 공급부(440)와, 캡 체결부(450)의 작동을 제어하게 구성된다.

이때, 중량 감지부(640)는 도 6을 참조하여 양측 체인(613)(613')의 사이에서 요소수 주입부(430)에 위치되는 용기 트레이(620)의 하부에서 용기 트레이(620)의 하중을 감지하여 제어부(460)로 신호의 전송이 가능한 감지 플레이트(641)가 구성된 것으로, 이때 감지 플레이트(641)에는 통상의 하중감지센서(도면중 미도시함)가 내장되어 하중이 작용시 그 감지가 가능하게 구성될 것이다.

한편, 본 발명에서 상기 감지 플레이트(641)를 설치시에는 그 폭 방향 양측이 이송 컨베이어(610)의 프레임체(610a)에 연결 설치되게 구성되며, 포장부스(410)의 출구(412) 측으로 연장되게 구성함이 바람직할 것이다.

그리고, 감지 플레이트(641)의 상부면에는 상기 용기 트레이(620)(620')에 구름력을 부여하기 위한 다수열의 이송롤러(642)(642')가 구성된다.

즉, 중량 감지부(640)는 용기 트레이(620)에 거치된 포장용기(10)에 요소수가 일정량 주입되게 되면 체인(613)(613')의 처짐과 그 용기 트레이(620)가 하강하게 되는 것인바, 이때 그 하중이 감지 플레이트(641)에 작동하여 이를 감지 및 제어부(460)로 전송하게 되며, 이에, 요소수 주입부(430)의 요소수의 주입 중지 및 이송 컨베이어(610)를 작동시켜 주입된 포장용기(10)를 배출시키게 되며, 이러한 과정에서 이송롤러(642)(642')는 용기 트레이(620)에 구름력을 부여하여 원활한 이송이 가능하게 한다.

상기 요소수 주입부(430)는 상기 포장부스(410)의 내측 상부에 형성되어 포장용기(10)에 요소수의 주입이 가능하게 구성된다.

이때, 요소수 주입부(430)는 바람직하게는 상기 요소수 저장탱크(310)와 호스(도면중 미도시함) 등으로 연결되어 요소수를 공급받을 수 있게 구성되며, 통상의 실린더(430a) 의해 승강 작동하여 요소수를 포장용기(10)에 일정량 주입할 수 있게 구성된다.

즉, 요소수 주입부(430)는 제어부(460)의 신호를 전송받아 하강 및 포장용기(10)에 요소수를 주입하게 되며, 일정량 주입시 중량 감지부(640)의 감지와 제어부(460)의 제어에 의해 그 주입이 중지되게 구성된다.

상기 캡 공급부(440)는 요소수 주입부(430)의 다음으로 상기 포장부스(410)의 내측 상부에 형성되어 포장용기(10)의 주입구에 마감캡(11)을 공급할 수 있게 구성된 것으로, 승강 작동하게 구성된다.

이때, 캡 공급부(440)는 도 7을 참조하여 먼저, 포장부스(410)의 상부로 돌출되어 마감캡(11)을 수직으로 적층 공급활 수 있는 호퍼(441)가 구성된 것으로, 이때 호퍼(441)는 통상의 실린더(440a) 작동에 의해 상,하 승강 작동되게 구성된다.

그리고, 상기 호퍼(441)의 저면에는 제어부(460)의 제어에 의해 호퍼(441)의 하단을 개폐하는 솔레노이드 스위치(442)가 구성된다.

즉, 캡 공급부(440)는 제어부(460)의 제어에 의해 요소수가 주입된 포장용기(10)의 주입구(411)에 하나의 마감캡(11)을 공급하여 그 주입구를 임시로 마감하게 구성된다.

상기 캡 체결부(450)는, 상기 캡 공급부(440)의 다음으로 상기 포장부스(410)의 내측 상부에 형성되어 임시로 마감된 마감캡(11)에 회전력을 부여하여 포장용기(10)의 주입구에 체결 마감되게 구성된다.

이때, 캡 체결부(450)는 통상의 실린더(450a) 작동에 의해 상,하 승강 작동하는 한편 전동 회전력을 부여하게 구성된 것으로, 단부에는 전동 작동에 의해 회전하며 마감캡(11)이 수용되는 캡홀더(451)가 구성된다.

즉, 캡 체결부(450)는 제어부(460)의 제어에 의해 하강하여 캡홀더(451)를 통해 마감캡(11)을 잡아 회전시켜 주입구에 체결 가능하게 한다.

상기 제어부(460)는 전술한바와 같이 상기 이송부(420)와 요소수 주입부(430)와 캡 공급부(440)와 캡 체결부(450)의 작동을 제어하게 구성된 것으로, 바람직하게는 기 구축된 프로그램에 의해 (620)(620')의 1피치 작동을 제어하게 구성된다.

즉, 제어부(460)는 최초 구동시 기 구축된 프로그램에 의해 이송 컨베이어(610)을 1피치식 간헐 작동시켜 포장용기(10)가 요소수 주입부(430)에 도달시 요소수가 공급되게 하며, 이후 연속하여 중량 감지부(640)의 감지에 의해 이송부(420)와 요소수 주입부(430)와 캡 공급부(440)와 캡 체결부(450)의 1피치 작동을 제어하게 구성된다.

상기와 같이 포장부(400)는, 이송부(420)의 이송 컨베이어(610)를 통해 포장용기(10)의 거치 공급과, 포장부스(410)의 내부에서는 요소수 주입부(430)에서 자동으로 요소수의 주입 및 중량 감지부(640)를 통해 주입의 중지와, 캡 공급부(440)를 통해 포장용기(10)의 주입구를 마감하기 위한 마감캡(11)의 자동 공급과, 캡 체결부(450)를 통해 공급된 마감캡(11)의 자동 체결이 가능하게 되는 등 자동화를 통해 편리한 포장이 가능하게 된다.

즉, 포장부(400)에서는 포장부스(410) 내부로 용해탱크(110)의 냉기를 주입하여 요소수의 저온 상태에서 포장이 가능하게 되며, 특히 포장용기(10)가 거치되는 용기 트레이(620)(620')에 냉기를 부여하여 포장용기(10)에 주입되는 요소수에 직접적인 냉기의 부여가 가능하게 되는 등 포장 과정에서 항시 요소수에 냉기 부여에 따른 요소수의 보관기간의 연장이 가능하게 된다.

상기 완제품 저장부(500)는, 상기와 같이 포장부(400)에서 포장되어 배출되는 요소수가 포장된 포장용기(10)를 출하에 앞서 냉장 보관하게 되는 것으로, 바람직하게는 냉장고(510)에서 10℃ 이하에서 포관하게 된다.

즉, 완제품 저장부(500)는 저온 보관되는 요소수의 특성상 저온의 냉장고에서 장기간 보관할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명 요소수 자동화 제조 시스템은, 요소수의 생성과 포장 및 저장을 하나의 자동화 시스템으로 구현함으로써, 요소수의 제조가 매우 편리하게 된다.

100 : 용해부 200 : 열교환부
210 : 열전도벽 220 : 단열벽
230 : 발열 코일관 240 : 열매체
300 : 저장부
400 : 포장부 410 : 포장부스
420 : 이송부 430 : 요소수 주입부
440 : 캡 공급부 450 : 캡 체결부
460 : 제어부 500 : 완제품 저장부

Claims

순수와 요소 원료를 용해시켜 요소수를 얻는 요소수 제조 시스템에 있어서,
순수와 요소 원료를 용해반응 시켜 요소수를 생성하는 용해탱크(110)로 된 요소수 용해부(100);
요소수의 용해시 필요한 용해탱크(110)의 외부 온도를 15℃ 이상으로 유지시켜주는 열교환부(200);
생성된 요소수를 저장하는 요소수 저장탱크(310)로 된 저장부(300);
저장된 요소수를 배출시켜 포장하는 포장부(400); 및
포장된 요소수를 냉장고(510)에서 10℃ 이하로 저장하는 완제품 저장부(500)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.
제 1항에 있어서,
열교환부(200)는,
용해탱크(110)를 감싸며 밀착되는 열전도성을 가지는 열전도벽(210);
열전도벽(210)과 이격 형성되어 내부에 공간부(221)를 형성하는 단열벽(220);
공간부(221)의 내부에서 용해탱크(110)의 둘레를 따라 나선 형성되며, 일단은 에어컨 실외기 또는 난방기의 연소기로부터 폐열을 공급받기 위한 열기 공급관(231)이 연결되고, 타단은 외부로 사용된 열기를 배출하기 위한 공기 배출관(232)이 연결 형성되는 발열 코일관(230); 및
공간부(221)에 충전되어 발열 코일관(230)을 흐르는 열기와 열교환하는 열매체(240)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.
제 1항에 있어서,
포장부(400)는,
일측에는 입구 커튼(411a)이 형성된 입구(411)가 형성되고, 타측에는 출구 커튼(412a) 형성된 출구(412)가 형성되며, 내부에는 용해탱크(110)와 제1 냉기공급관(413)으로 연결되어 냉기를 공급받는 투명 함체 형태의 포장부스(410);
포장부스(410)의 입구(411)와 출구(412)를 관통하여 포장용기(10)를 이송시키는 이송부(420);
포장부스(410) 내부에서 승강 작동하며, 요소수 저장탱크(310)와 연결되어 정지된 포장용기(10)에 요소수를 주입하는 요소수 주입부(430);
포장부스(410) 내부에 형성되며, 요소수가 주입된 포장용기(10)의 주입구에 마감캡(11)을 공급하는 캡 공급부(440);
포장부스(410) 내부에서 승강 작동되며, 공급된 마감캡(11)을 회전시켜 체결하는 캡 체결부(450); 및
이송부(420)와 요소수 주입부(430)와 캡 공급부(440)와 캡 체결부(450)의 작동을 제어하는 제어부(460)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.
제 3항에 있어서,
이송부(420)는,
양측에는 구동스프라켓(611a)(611a')이 형성되며 모터 구동하는 구동축(611)과, 양측에는 연동스프라켓(612a)(612a')이 형성되어 구동축(611)과 양측 한 쌍의 체인(613)(613')으로 연결되는 연동축(612)으로 된 이송 컨베이어(610);
양측의 체인(613)(613')을 연결하며, 그 체인(613)(613')의 길이를 따라 일정한 간격으로 배치되는 다수의 용기 트레이(620)(620');
어느 하나의 용기 트레이(620)(620')에 냉기를 공급하는 냉기 공급부(630);
용기 트레이(620)(620')의 하중을 감지하여 제어부(460)로 전송 및 이송 컨베이어(610)의 1피치 작동과, 요소수 주입부(430)의 작동과, 캡 공급부(440)의 작동과, 캡 체결부(450)의 작동을 을 단속하는 중량 감지부(640)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.
제 4항에 있어서,
각각의 용기 트레이(620)(620')는,
내부에는 냉기 저장공간(622)이 형성되고, 저면에 다수의 통공(623)(623')이 타공 형성된 4개 한 조를 이루는 다수의 거치블록(621)(621')으로 구성하되,
각각의 거치블록(621)(621')은 양측 체인(613)(613')을 각각 연결하여 구성되고, 이웃하는 거치블록(621)(621')은 그 중앙이 냉기 저장공간(622)을 연결하도록 자바라관(625)으로 연결되게 구성하며, 이송 컨베이어(610)의 수평 구간에서는 이웃하게 수평 배열되고, 회전 구간에서는 서로 이격되어 회전 이동하며, 자바라관(625)을 통해 항시 냉기가 이웃하는 거치블록(621)(621')으로 소통하게 구성하며,
냉기 공급부(630)는,
용해탱크(110)와 연결되는 제2 냉기공급관(631); 및
요소수 주입부(430)의 1피치 앞에서 어느 하나의 용기 트레이(620) 저면에서 통공(623)(623')을 향해 냉기를 분사하는 냉기 분사노즐(632)을 포함하여 구성하며,
중량 감지부(640)는,
양측 체인(613)(613')의 사이에 설치되며, 하중감지센서가 형성되어 하중을 감지하여 제어부(460)로 전송하는 감지 플레이트(641); 및
감지 플레이트(641)의 상부면에 형성되어 용기 트레이(620)(620')에 구름력을 부여하는 다수의 이송롤러(642)(642')를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.
제 3항에 있어서,
캡 공급부(440)는,
마감캡(11)이 수직으로 적층 공급되며, 승강 작동하는 호퍼(441); 및
제어부(460)의 제어에 호퍼(441)의 하단을 개폐 단속하는 솔레노이드 스위치(442)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 요소수 자동화 제조 시스템.